弱信號(hào)捕獲技術(shù)在北斗民用信號(hào)接收中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)的不斷發(fā)展，衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)的使用場景也變得越來越復(fù)雜，普通的接收機(jī)根本無法滿足室內(nèi)、森林、地鐵等信號(hào)遮蔽嚴(yán)重的環(huán)境中人們的定位需求，為了促進(jìn)北斗導(dǎo)航定位技術(shù)的發(fā)展，提高弱衛(wèi)星信號(hào)環(huán)境下接收機(jī)的捕獲性能，本文開展弱信號(hào)捕獲技術(shù)在北斗民用信號(hào)接收中的應(yīng)用研究。主要研究內(nèi)容如下：
　　第一，選取調(diào)制有NH（Neumann-Hoffman）碼的BDII-B1I支路導(dǎo)航信號(hào)為目標(biāo)信號(hào)，介紹了該支路導(dǎo)航信號(hào)結(jié)構(gòu)以及測距碼（

2、CB1I碼）的生成原理，并通過對CB1I碼、NH碼以及CB1I-NH疊加碼的自相關(guān)和互相關(guān)特性仿真分析，確定了本文捕獲技術(shù)中本地碼為CB1I碼，與接收信號(hào)進(jìn)行1ms互相關(guān)運(yùn)算，再進(jìn)行20ms相干積分；第二，通過分析計(jì)算確定了載波頻移范圍為?10KHz，CB1I碼速率偏移范圍為?12.66Hz，接收弱信號(hào)功率為-176dBW（信噪比為-38dB）等具體指標(biāo)；第三，使用MATLAB針對8號(hào)衛(wèi)星仿真得到采樣頻率為16.368MHz，中頻頻率為

3、4.092MHz，載波頻移為5KHz，信噪比為-38dB的數(shù)字中頻信號(hào)，為捕獲技術(shù)的研究提供數(shù)據(jù)源；第四，詳細(xì)分析比較了串行時(shí)域搜索捕獲、并行頻率搜索捕獲和并行碼相位搜索捕獲等常用捕獲技術(shù)，對并行碼相位搜索技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟進(jìn)行了微改進(jìn)，選取改進(jìn)后的并行碼相位搜索捕獲方法作為本文使用捕獲技術(shù)的基本結(jié)構(gòu)；第五，對相干積分、非相干積分以及差分相干積分這3種經(jīng)典的弱信號(hào)捕獲技術(shù)進(jìn)行了分析比較，并針對他們的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，得到了“比特翻轉(zhuǎn)相干積分”捕

4、獲方法。
　　最后，分別使用非相干積分、差分相干積分以及“比特翻轉(zhuǎn)相干積分”這3種弱信號(hào)捕獲方法對上述仿真數(shù)據(jù)源進(jìn)行捕獲仿真，結(jié)果表明當(dāng)信號(hào)強(qiáng)度低于-178dBW時(shí)，經(jīng)典的弱信號(hào)捕獲算法很難穩(wěn)定捕獲到BDII-B1I支路信號(hào)，而改進(jìn)算法在積分次數(shù)達(dá)到60次時(shí)，仍然可以實(shí)現(xiàn)-180dBW的弱信號(hào)捕獲；驗(yàn)證成功之后，使用Xilinx公司提供的System Generator2014.4開發(fā)工具對改進(jìn)后的弱信號(hào)捕獲方法進(jìn)行硬件建模，并將